Con las técnicas en frecuencia se intenta modificar el comportamiento de una señal, filtrando ciertas componentes en el dominio de la frecuencia. Normalmente el objetivo de los filtros es no dejar pasar cierta parte del espectro, pero en el caso del procesado de audio en muchos casos no sólo se intenta conseguir eso, sino enfatizar ciertas frecuencias que consiguen que el ambiente musical mejore bastante.
Una de las técnicas ampliamente usadas en este campo, es el Phaser, básicamente es un filtro paso todo que modifica la fase de algunas frecuencias. Se incluye también una implementación de este efecto, al igual que se hacia con las técnicas en tiempo y en amplitud.
Más común es el uso de ecualizadores, que son una banda de filtros que actúan sobre el espectro de una señal enfatizándolo o atenuándolo según deseo del usuario.
Phaser
El phaser se produce cuando se eliminan ciertas componentes frecuenciales de la señal de audio, pero de forma variable con el tiempo. En cierto modo es similar al Flanger.
La señal de audio se pasa a través de un filtro paso todo, con el módulo del filtro unitario pero fase variable con la frecuencia:
Figura 44. Filtro paso todo. Phaser. Imagen tomada de [3] |
Se trata de una técnica muy usada por guitarristas, y como se puede escuchar en el siguiente enlace de audio el efecto es bastante similar al Flanger. Escuchar (Formato WAV - Sonido 7 Tomado de [11])
Para algunas frecuencias el retardo sobre su tono respectivo será tal que a la salida se obtenga la señ en negativo, y lógicamente al sumarse se anulan.
Los tonos que se anulan varían con el tiempo, puesto que el filtro también lo hace.
La dependencia del orden del filtro es bastante fuerte. Normalmente los filtros de primer orden tienden a cancelar frecuencias altas del espectro, al aplicar mayor orden, más se atenúan las frecuencias bajas. En la práctica lo que se realiza es colocar varios filtros en cascada de un orden bajo, para que sea equivalente a un filtro del orden deseado.
Figura 45. Implementación del Phaser. Filtro paso todo.Imagen tomada de [3] |
Ecualizadores de Audio
Antes de entrar a detallar los diferentes tipos de ecualizadores de audio es conveniente separar el espectro de una señal de audio en bandas donde se señalen que aspectos son importantes para obtener una buena calidad sonora o algún efecto sonoro de calidad.
Figura 46. Separación de Bandas del Espectro de Audio. Imagen tomada de [8] |
Detalles importantes en esta banda a tener en cuenta son la señal de continua DC OFFSET,la característica de que la nota musical más baja que se conoce corresponde a una frecuencia de 27.5 HZ, por lo que en esta banda no se posee información musical.
Aún así los golpes de los instrumentos generan armónicos en esta banda por lo que puede ser deseable mantenerlo para recrear un sonido más real. Otro detalle a tener en cuenta es que muchos reproductores de audio tienen dificultades para reproducir a componentes frecuenciales tan bajas.
Esta banda se corresponde con los sonidos clasificados como Graves, por ejemplos los generados por instrumentos de percusión.
Es una de las bandas más complicadas de tratar, ya que en esta banda generan señales la mayoría de instrumentos; además la voz humana contiene la mayor información en este intervalo, y aún más, los efectos no deseados de la salas, como reverberación o eco también.
Con todo esto, esta banda es bastante importante pues determina en gran medida la calidad del sonido final. Muchos efectos de audio son aplicados aquí , por ejemplo los filtros creadores de notches (Flanger) y los ecualizadores tipo campana, para eliminar desperfectos.
En esta banda se encuentran principalmente la formación de las vocales.
En esta banda se encuentra la mayor sonoridad de señal de audio. La inteligibilidad de la palabra depende fuertemente de esta banda, pues es aquí donde las consonantes tienen más concentrado su espectro frecuencial, en concreto entre 2.5 y 5 Khz.
No hay ninguna nota musical en esta banda de frecuencias aunque se pueden distinguir diferencias de alturas tonales y además la sibilancia de las voces ( el aire que fluye por las vias respiratorias al hablar) se encuentra al comienzo de esta banda.
También conocida como banda de aire puesto que el soplido de aire se encuentra en esta banda. Además los instrumentos musicales pueden llegar a generar armónicos de frecuencias de 40 Khz, aunque las notas musicales no pasen de 8 Khz. El efecto de los compresores de audio también influye en esta banda , pues genera ciertas señales a estas frecuencias. Un problema que tiene esta banda es que muchos transductores no pueden reproducir frecuencias mayores de 18 Khz.
Tipos de ecualizadores:
Antes de explicar los tipos de ecualizadores es conveniente explicar el factor de calidad de un filtro (Q). Se define como el cociente entre la frecuencia central o de resonancia y el ancho de banda
, entendido este último como la diferencia de frecuencias entre aquellas que hacen que caiga 3dB la respuesta del filtro respecto a la frecuencia central.
De esta forma un filtro muy selectivo, es decir aquel que el ancho de banda sea muy pequeño y por tanto practicamente solo enfatize o atenue una frecuencia, tendrá una Q muy grande.
Enfatizan o atenún ciertas partes del espectro, donde dependiendo del factor de calidad Q, la ganancia en un determinado ancho de banda es la misma para las frecuencias que lo comprendan.
Un control de Tono de Graves-Medios-Agudos posee dos filtros Shelvings, para bajas y altas frecuencias.
Ejemplo de Filtro Shelving de Agudos muy poco selectivo Q=0.07:
Figura 47. Shelving de Agudos. Q baja. Imagen tomada de [7] |
Ejemplo de Filtro Shelving muy selectivo para atenuar componentes entre 1 y 2 Khz y enfatizar por encima de 2 Khz . Q=7
Figura 48. Shelving de Agudos. Q alta. Imagen tomada de [7] |
Son conocidos como Filtros de Campana(Bell) por la forma de la función y tienen la peculiaridad de que se puede variar la frecuencia central, la ganancia y ademá el factor de Calidad, por lo que se puede
eliminar muy bien una componente frecuencial deseada, eligiendo la frecuencia central adecuada y un factor de Calidad alto.
Figura 49. Ecualizadores Paramétricos .Filtro de Campana. Imagen tomada de [7] |